CN110940317A - 铝电解槽电解质水平与铝水平测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝电解槽电解质水平与铝水平测量系统及其测量方法，该系统由测量装置、现场控制器、现场显示终端、现场路由、移动终端、电源线组成；前述的测量装置包括测量装置支架、垂直滑轨、两水平探棒、无线摄像测量装置、打壳头、探棒滑轨动作执行器和打壳头滑轨动作执行器；前述的无线摄像测量装置、现场控制器、现场路由、探棒滑轨动作执行器、打壳头滑轨动作执行器、移动终端之间采用无线方式进行通信。本发明可以对电解槽中电解质水平、铝水平同时测量，减少了测量时间、节约了人力成本、实现了两水平的自动测量。此外，利用该系统对两水平进行测量时，具有远程测量的优点，即不需要工人进现场测量。

Description

铝电解槽电解质水平与铝水平测量系统及方法

技术领域

本发明属于铝电解过程信息检测技术领域，尤其是涉及一种铝电解槽电解质水平与铝水平测量系统及其测量方法。

背景技术

电解槽电解质水平和铝水平是评判电解槽槽况的重要指标。稳定的电解质水平与铝水平是电解槽稳定的基础。因此，监测铝电解槽中电解质水平与铝水平是铝电解生产的必备过程之一，且监测结果的精确性对电解槽工艺控制至关重要。

现有技术中，铝电解过程电解质和铝水平的测量都是通过工人将一根铁棒插入铝液中，然后取出铁棒并观察冷却过程颜色的变化，从冷却铁棒上不同颜色的长度得到电解质水平与铝水平的测量值。

在中国专利文献中，有如下现有技术公开的内容可能与本发明的技术方案相关：

由云南云铝涌鑫铝业有限公司在2014年01月23日申请的申请号为201410032243.3的发明专利公开了一种铝电解槽的铝水平和电解质水平的测量工具及测量方法。该方法包括：将探棒沿竖向插入铝电解槽内，且使探棒的下端与铝电解槽底部的阴极炭块间隔第一预定距离。通过将探棒的下端与铝电解槽底部的阴极炭块间隔第一预定距离，使得探棒与阴极炭块不接触，避免了测量的铝水平和电解质水平受阴极炭块表面状况的影响，提高了测量的铝水平和电解质水平的准确性和可对比性，进而保证了铝电解槽正常稳定地运行。

又有，由贵阳铝镁设计研究院有限公司在2016年08月31日申请的申请号为201610792886.7的发明专利公开了一种铝电解槽电解质水平或铝水平的测量方法及工具，该方法是先将测量钎制作成由竖直铁棒和水平铁棒组成的L型测量钎，将L型测量钎的水平铁棒放置在该水平支座上，使L型测量钎的竖直铁棒垂直地插进铝电解槽中的电解质或铝液中，这时在L型测量钎的竖直铁棒上将会产生电解质或铝液的印记，然后将L型测量钎从水平支座上取下并将其放置在一个测量小车上，使L型测量钎的竖直铁棒贴靠在测量小车的与水平支架垂直并设有刻度尺的垂直支撑杆上，这样即可从垂直支撑杆的刻度尺上直接读到竖直铁棒上印记所对应的数值，该数值即为测量数值。该方案不仅具有测量精度和测量效率都高的优点，而且还具有测量工作量低、结构简单、操作使用方便等优点。

又有，由贵阳铝镁设计研究院有限公司在2018年10月12日申请的申请号为201811191233.9的发明专利公开了一种基于机器视觉的电解铝生产中铝液及电解质水平测量系统，包括AGV巡检小车系统，在AGV巡检小车系统上部设有测量钎系统，在AGV巡检小车系统下部设有机器视觉检测系统；前述的测量钎系统包括一根倾斜设置的测量钎，测量钎的底部位于电解液中，测量钎的顶部位于 AGV巡检小车系统上；前述的机器视觉检测系统采用单目定焦摄像机以位于固定景深平面内的测量钎为识别目标和尺寸参考目标。该设备能够自动站位、自动识别出铝孔，测量钎自动探入，机器视觉测量与数据生成、传输。该设备能够减轻工人劳动强度，提高劳动生产率，有利于数据的实时传输与数据分析利用。

然而，以上现有技术还未考虑到如下问题：由于高温腐蚀性，溶体温度和铝水平一般一天测量一次。同时这种测量方法的测量精度与现场工作人员的操作和经验关系大。此外，采用现有技术对两水平(电解质水平与铝水平)进行测量时，至少需要两个操作人员。因此，现有的铝电解槽电解质水平或铝水平的测量方式不仅存在着测量精度低的问题，而且还存在着测量效率低、劳动量大的问题。

因此，需要进一步改进铝电解槽两水平测量方法，使其实现自动测量，从而进一步提高铝电解生产的控制水平是十分必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题：提供一种电解槽电解质水平与铝水平测量系统及方法，以解决现有技术存在的测量精度低、劳动成本高以及测量效率低等问题。

本发明采用了如下技术方案：

一种铝电解槽电解质水平与铝水平测量系统，该系统由测量装置、控制模块、现场显示器、现场路由、移动终端、电源线组成；前述的测量装置包括测量装置支架、垂直滑轨、两水平探棒、无线摄像测量装置、打壳头、探棒滑轨动作执行器和打壳头滑轨动作执行器；前述的无线摄像测量装置、控制模块、现场路由、探棒滑轨动作执行器、打壳头滑轨动作执行器、移动终端之间采用无线方式进行通信。

前述的两水平探棒为玻璃纤维探棒，并以“7”字形与垂直滑轨相接。该探棒具有绝缘、耐高温、抗磁、抗腐蚀性等特点。该探棒不仅限于玻璃纤维探棒，也可选用具有同样特性的材料作为两水平探测棒。

前述的打壳头采用金属钨制成，该打壳头与打壳杆在垂直方向上采用中空结构，前述的玻璃纤维探棒从该中空结构伸入电解槽进行两水平探测。

前述的控制模块、无线模块、电源模块、现场显示器均放置于现场控制柜内；其中电源模块为控制模块、无线模块、现场显示器以及探棒滑轨动作执行器和打壳头滑轨动作执行器提供电源。

前述的无线模块与现场路由采用桥接方式，使控制模块、探棒滑轨动作执行器、打壳头滑轨动作执行器、移动终端在同一局域网内；前述的显示模块则用于显示测量出的两水平数据。

由于移动终端与现场设备(无线摄像测量装置、控制模块、现场路由、探棒滑轨动 作执行器、打壳头滑轨动作执行器)处于同一局域网内，因此，移动终端设备与现场控制设备具有同样的功能，相当于一个远程控制器。用户可以利用移动终端设备实现两水平的测量，也可以查到测量的两水平结果。

前述的无线摄像测量装置由通信模块、控制模块、数据处理单元组成；通信模块用于传输控制信号以及测量的数据信号；控制模块用于控制图像传感器完成玻璃纤维探棒图纹或痕迹信息的采集；数据处理单元是根据一个像素点占据的实际长度，并结合玻璃纤维探棒上遗留的电解质与铝液图纹或痕迹信息，或像素点总数计算出电解质水平与铝水平，并经通信模块发送至现场显示器，以及后台数据库；整个控制采集过程采用无线通信方式。

将控制模块、显示模块等放置于现场控制柜内，且将该现场控制柜悬挂于电解槽出铝端口处；同时控制柜上设置测量按钮、退回按钮；便于用户进行现场测量。

采用以上系统，本发明的铝电解槽电解质水平与铝水平测量方法是采用图像传感器采集电解质与铝液在探棒上遗留的痕迹，进而通过计算痕迹所占据的像素点数，从而得到了两水平结果。

具体的，该方法包括如下步骤：将现场路由与工厂以太网相接，将包括测量装置、控制模块、移动终端在内的设备构建在同一局域网段内；用户通过控制模块或者使用移动终端的APP来发送控制命令给探棒滑轨动作执行器或打壳头滑轨动作执行器，使其推动打壳装置与探棒探测装置进行工作；在将探测棒伸入底部后操作垂直滑轨使其离开电解槽；并由控制模块发送控制命令到无线摄像测量装置，由无线摄像测量装置采集玻璃纤维探棒上的图纹(痕迹)信息。从而根据铝液和电解质在探棒上留下的图纹或痕迹，计算出电解质水平和铝水平。

本发明的有益效果：本发明可以对电解槽中电解质水平、铝水平同时测量，减少了测量时间、节约了人力成本、实现了两水平的自动测量。此外，利用该系统对两水平进行测量时，具有远程测量的优点，即不需要工人进现场测量。

附图说明

图1为本发明整体框架示意图。

图2为本发明测量装置结构图。

图3为本发明测量系统程序执行流程图。

附图中的标记为：1-测量装置支架；2-垂直滑轨；3-两水平探棒；4-两水平探棒探测口；5-无线摄像测量装置；6-打壳头；7-探棒滑轨动作执行器；8-打壳头滑轨动作执行器；9-现场控制柜；10-现场显示器；11-电源线；12-控制模块； 13-移动终端；14-工厂以太网端口；15-现场路由；h1-探棒动作范围；h2-打壳装置动作范围。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明的实施例：

参照图1，当探棒滑轨动作执行器7控制两水平探棒3滑到垂直滑轨2的h1 高度的底端时，两水平探棒3则正好处于电解槽底部。当打壳头滑轨动作执行器 8控制打壳头6滑到垂直滑轨2的h2高度的底端时，打壳头6正好接触到铝液。

测量过程如下：第一步：将整个测量装置安装与电解槽顶部，并用螺栓将其固定；第二步：将现场路由15与工厂以太网端口14相接，将测量装置、控制模块、移动终端13等设备构建在同一局域网段内；第三步：利用现场控制柜9中的控制模块或者使用移动终端13的APP发送探测控制命令到打壳头滑轨动作执行器8，使其为两水平探棒3打开结壳，从而便于两水平探棒3伸入槽底进行两水平测量；第四步：向探棒滑轨动作执行器7发送控制命令，使其控制两水平探棒3进行两水平探测；第五步：利用现场控制柜9中的控制模块或者使用移动终端13的APP发送控制命令无线摄像测量装置5，使其捕捉两水平探棒3伸入底部后遗留在玻璃纤维探棒上的图纹(痕迹)信息；第六步：根据铝液和电解质在两水平探棒3上留下的图纹(痕迹)，从而计算出电解质水平和铝水平。以上所述的第三步至第六步中，用户只需执行第三步后，第四步至第六步则由程序自动进行。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铝电解槽电解质水平与铝水平测量系统，其特征在于：该系统由测量装置、现场控制柜(9)、现场显示器(10)、现场路由(15)、移动终端(13)、电源线(11)组成；所述测量装置包括测量装置支架(1)、垂直滑轨(2)、两水平探棒(3)、无线摄像测量装置(5)、打壳头(6)、探棒滑轨动作执行器(7)和打壳头滑轨动作执行器(8)；所述无线摄像测量装置(5)、现场控制柜(9)、现场路由(15)、探棒滑轨动作执行器(7)、打壳头滑轨动作执行器(8)、移动终端(13)之间采用无线通信方式。

2.根据权利要求1所述的铝电解槽电解质水平与铝水平测量系统，其特征在于：所述两水平探棒(3)为玻璃纤维探棒，并以“7”字形与垂直滑轨(2)相接。

3.根据权利要求2所述的铝电解槽电解质水平与铝水平测量系统，其特征在于：所述打壳头(6)采用金属钨制成，该打壳头(6)与打壳杆在垂直方向上采用中空结构，所述两水平探棒从该中空结构伸入电解槽进行两水平测量。

4.根据权利要求1所述的铝电解槽电解质水平与铝水平测量系统，其特征在于：所述现场控制柜(9)中包括控制模块、无线模块、电源模块、显示模块；其中电源模块为控制模块、无线模块、现场显示器(10)以及探棒滑轨动作执行器(7)和打壳头滑轨动作执行器(8)提供电源。

5.根据权利要求4所述的铝电解槽电解质水平与铝水平测量系统，其特征在于：所述无线模块与现场路由(15)采用桥接方式，使控制模块、探棒滑轨动作执行器(7)、打壳头滑轨动作执行器(8)、移动终端(13)在同一局域网内；所述显示模块则用于显示测量出的两水平数据。

6.根据权利要求4所述的铝电解槽电解质水平与铝水平测量系统，其特征在于：所述无线摄像测量装置(5)由通信模块、控制模块(12)、数据处理单元组成；通信模块用于传输控制信号以及测量的数据信号；控制模块(12)用于控制图像传感器完成两水平探棒图纹或痕迹信息的采集；数据处理单元是根据一个像素点占据的实际长度，并结合探棒上遗留的电解质与铝液图纹或痕迹信息，或像素点总数计算出电解质水平与铝水平，并经通信模块发送至现场显示器(10)，以及后台数据库；整个控制采集过程采用无线通信方式；将控制模块(12)、显示模块(10)放置于现场控制柜(9)内，且将该现场控制柜(9)悬挂于电解槽出铝端口处；同时控制柜上设置测量按钮、退回按钮；便于用户进行现场测量。

7.一种采用如权利要求1-6所述系统的铝电解槽电解质水平与铝水平测量方法，其特征在于：采用图像传感器采集电解质与铝液在探棒上遗留的痕迹，然后计算出电解质与铝液各自痕迹所占据的像素点数，并根据无线摄像测量装置(5)中图像传感器一个像素点所占据的实际长度，从而得到了两水平结果。

8.根据权利要求7所述的铝电解槽电解质水平与铝水平测量方法，其特征在于：在无线局域网内进行测量。

9.根据权利要求7所述的铝电解槽电解质水平与铝水平测量方法，其特征在于包括如下步骤：将现场路由(15)与工厂以太网端口(14)相接，将包括测量装置、现场控制柜(9)中的控制模块(12)、移动终端(13)在内的设备构建在同一局域网段内；用户通过现场控制柜(9)或者使用移动终端(13)的APP来发送控制命令给探棒滑轨动作执行器(7)或打壳头滑轨动作执行器(8)，使其推动打壳装置与探棒探测装置进行工作；在将探测棒伸入底部后操作垂直滑轨(2)使其离开电解槽；并由控制模块(12)发送控制命令到无线摄像测量装置(5)，由无线摄像测量装置(5)采集玻璃纤维探棒上的图纹或痕迹信息，从而根据铝液和电解质在探棒上留下的图纹或痕迹，计算出电解质水平和铝水平。

10.根据权利要求9所述的铝电解槽电解质水平与铝水平测量方法，其特征在于：用户通过设置测量时间，从而实现两水平定时、自动测量；用户利用移动终端(13)实现两水平的远程测量，同时查看测量数据。

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